soal kimia dan transmutasi inti

Kimia inti dan transmutasi inti merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari perubahan dalam inti atom, bukan hanya interaksi elektron pada kulit atom. Materi ini esensial untuk memahami fenomena radioaktivitas, pemanfaatan energi nuklir, hingga aplikasi radioisotop dalam berbagai bidang seperti kedokteran, industri, dan pertanian. Transmutasi inti adalah proses di mana satu unsur berubah menjadi unsur lain melalui reaksi nuklir, baik secara alami maupun buatan. Proses ini melibatkan pelepasan atau penyerapan energi yang sangat besar, jauh melampaui reaksi kimia biasa. Dalam topik ini, kita akan menjelajahi berbagai jenis peluruhan radioaktif, seperti peluruhan alfa, beta, dan gamma, serta konsep waktu paruh yang krusial untuk menentukan stabilitas isotop. Memahami persamaan reaksi inti, hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom, serta perbedaan antara reaksi fisi dan fusi adalah kunci. Soal-soal latihan ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda mengenai prinsip-prinsip dasar kimia inti, perhitungan terkait waktu paruh, identifikasi jenis-jenis radiasi, dan aplikasi praktis dari transmutasi inti. Persiapkan diri Anda untuk meninjau kembali konsep-konsep penting dan mengasah kemampuan analitis Anda dalam menghadapi tantangan di bidang kimia inti.

Kumpulan Contoh Soal soal kimia dan transmutasi inti

Soal 1 (Pilihan Ganda)

Atom yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda disebut…

A. Isoton
B. Isomer
C. Isotop
D. Isobar

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (jumlah proton sama) tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda, sehingga nomor massanya berbeda.

Soal 2 (Pilihan Ganda)

Partikel alfa (α) identik dengan inti atom…

A. Hidrogen
B. Helium
C. Litium
D. Berilium

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Partikel alfa adalah inti atom Helium-4 (⁴₂He), yang terdiri dari 2 proton dan 2 neutron.

Soal 3 (Pilihan Ganda)

Jenis peluruhan radioaktif yang menghasilkan elektron (e⁻) adalah peluruhan…

A. Alfa
B. Beta
C. Gamma
D. Positron

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Peluruhan beta negatif melibatkan perubahan neutron menjadi proton dan pelepasan elektron (partikel beta).

Soal 4 (Pilihan Ganda)

Sinar gamma (γ) adalah…

A. Partikel bermuatan positif
B. Partikel bermuatan negatif
C. Gelombang elektromagnetik
D. Inti helium

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak memiliki massa maupun muatan, dan sering menyertai peluruhan alfa atau beta.

Soal 5 (Pilihan Ganda)

Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti atom radioaktif meluruh disebut…

A. Waktu paruh
B. Waktu hidup
C. Konstanta peluruhan
D. Energi ikatan inti

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Waktu paruh (t½) adalah waktu yang diperlukan agar separuh dari jumlah inti atom radioaktif meluruh.

Soal 6 (Pilihan Ganda)

Dalam reaksi transmutasi ²⁷₁₃Al + ⁴₂He → ³⁰₁₅P + X, partikel X adalah…

A. Neutron (¹₀n)
B. Proton (¹₁H)
C. Elektron (⁰₋₁e)
D. Positron (⁰₊₁e)

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Jumlah nomor massa: 27 + 4 = 31. Jumlah nomor atom: 13 + 2 = 15. Untuk ³⁰₁₅P, nomor massa 30 dan nomor atom 15. Jadi, X harus memiliki nomor massa 1 dan nomor atom 0, yaitu neutron (¹₀n).

Soal 7 (Pilihan Ganda)

Reaksi fisi adalah proses pemecahan inti berat menjadi inti yang lebih ringan disertai pelepasan energi. Reaksi ini umumnya dipicu oleh penembakan inti berat dengan…

A. Partikel alfa
B. Proton
C. Elektron
D. Neutron

Kunci Jawaban:
D

Penjelasan: Reaksi fisi nuklir, seperti pada uranium-235, biasanya dipicu oleh penembakan neutron termal.

Soal 8 (Pilihan Ganda)

Isotop radioaktif karbon-14 (¹⁴₆C) digunakan untuk…

A. Sterilisasi alat medis
B. Diagnosis penyakit tiroid
C. Penentuan umur fosil
D. Pembangkit listrik

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Karbon-14 digunakan dalam metode penanggalan radiokarbon untuk menentukan umur bahan organik.

Soal 9 (Pilihan Ganda)

Satuan radioaktivitas yang paling umum digunakan adalah…

A. Joule
B. Becquerel
C. Gray
D. Sievert

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Becquerel (Bq) adalah satuan SI untuk aktivitas radioaktif, yang didefinisikan sebagai satu peluruhan per detik.

Soal 10 (Pilihan Ganda)

Apa yang terjadi pada nomor atom dan nomor massa suatu inti setelah mengalami peluruhan alfa?

A. Nomor atom bertambah 2, nomor massa berkurang 4
B. Nomor atom berkurang 2, nomor massa berkurang 4
C. Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap
D. Nomor atom berkurang 1, nomor massa tetap

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Peluruhan alfa melepaskan partikel alfa (⁴₂He), sehingga nomor atom berkurang 2 dan nomor massa berkurang 4.

Soal 11 (Pilihan Ganda)

Reaksi fusi adalah proses penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Contoh reaksi fusi yang terjadi di Matahari adalah penggabungan…

A. Uranium
B. Plutonium
C. Hidrogen
D. Helium

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Di Matahari, reaksi fusi utama adalah penggabungan inti hidrogen (proton) menjadi inti helium.

Soal 12 (Pilihan Ganda)

Energi ikatan inti adalah energi yang…

A. Dilepaskan saat inti meluruh
B. Dibutuhkan untuk memecah inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya
C. Dihasilkan dari reaksi kimia
D. Mengikat elektron pada inti atom

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Energi ikatan inti adalah energi yang diperlukan untuk memisahkan inti atom menjadi nukleon-nukleon (proton dan neutron) penyusunnya. Ini juga merupakan energi yang dilepaskan saat nukleon-nukleon bergabung membentuk inti.

Soal 13 (Pilihan Ganda)

Jika suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 10 jam, berapa persen unsur tersebut yang tersisa setelah 30 jam?

A. 50%
B. 25%
C. 12.5%
D. 6.25%

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Setelah 10 jam (1 waktu paruh), tersisa 50%. Setelah 20 jam (2 waktu paruh), tersisa 25%. Setelah 30 jam (3 waktu paruh), tersisa 12.5%. (1/2)³ = 1/8 = 12.5%.

Soal 14 (Pilihan Ganda)

Proses transmutasi buatan pertama kali dilakukan oleh Rutherford pada tahun 1919 dengan menembak inti nitrogen dengan partikel alfa, menghasilkan…

A. Karbon dan proton
B. Oksigen dan proton
C. Helium dan neutron
D. Litium dan elektron

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Reaksi Rutherford adalah ¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + ¹₁H (oksigen dan proton).

Soal 15 (Pilihan Ganda)

Isotop ⁶⁰₂₇Co digunakan dalam radioterapi karena menghasilkan radiasi…

A. Alfa
B. Beta
C. Gamma
D. Neutron

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Kobalt-60 adalah pemancar gamma kuat yang digunakan dalam pengobatan kanker (radioterapi).

Soal 16 (Pilihan Ganda)

Manakah dari pernyataan berikut yang BENAR mengenai perbedaan reaksi fisi dan fusi?

A. Fisi menggabungkan inti, fusi memecah inti
B. Fisi memerlukan suhu tinggi, fusi tidak
C. Fisi menghasilkan inti lebih ringan, fusi menghasilkan inti lebih berat
D. Fisi terjadi di Matahari, fusi terjadi di reaktor nuklir

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Fisi adalah pemecahan inti berat menjadi inti lebih ringan, sedangkan fusi adalah penggabungan inti ringan menjadi inti lebih berat.

Soal 17 (Pilihan Ganda)

Partikel yang memiliki daya tembus paling tinggi adalah…

A. Alfa
B. Beta
C. Gamma
D. Proton

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Sinar gamma memiliki daya tembus paling tinggi di antara radiasi alfa, beta, dan gamma, dan dapat menembus beberapa sentimeter timbal atau beton tebal.

Soal 18 (Pilihan Ganda)

Defek massa adalah perbedaan antara massa inti yang sebenarnya dengan…

A. Massa elektron
B. Massa total proton dan neutron penyusun inti
C. Massa partikel alfa
D. Massa total inti setelah peluruhan

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Defek massa adalah perbedaan antara massa inti atom yang terukur dengan jumlah total massa nukleon (proton dan neutron) penyusunnya secara terpisah.

Soal 19 (Pilihan Ganda)

Jika inti ¹³¹₅₃I meluruh dengan memancarkan partikel beta (⁰₋₁e), inti baru yang terbentuk adalah…

A. ¹³¹₅₂Te
B. ¹³⁰₅₃I
C. ¹³¹₅₄Xe
D. ¹³²₅₃I

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Dalam peluruhan beta, nomor atom bertambah 1, dan nomor massa tetap. Jadi, ¹³¹₅₃I → ¹³¹₅₄Xe + ⁰₋₁e.

Soal 20 (Pilihan Ganda)

Apa yang menjadi prinsip dasar kerja reaktor nuklir untuk pembangkit listrik?

A. Reaksi fusi terkendali
B. Reaksi fisi berantai terkendali
C. Peluruhan alfa
D. Peluruhan beta

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Reaktor nuklir memanfaatkan reaksi fisi berantai yang terkendali untuk menghasilkan panas, yang kemudian digunakan untuk memproduksi listrik.

Soal 21 (Isian Singkat)

Proses perubahan inti suatu unsur menjadi inti unsur lain secara spontan atau buatan disebut ____.

Kunci Jawaban:
Transmutasi inti

Soal 22 (Isian Singkat)

Isotop hidrogen yang memiliki 1 proton dan 2 neutron disebut ____.

Kunci Jawaban:
Tritium (atau ³₁H)

Soal 23 (Isian Singkat)

Gaya yang sangat kuat yang mengikat nukleon (proton dan neutron) di dalam inti atom disebut gaya ____.

Kunci Jawaban:
Inti kuat (atau gaya nuklir kuat)

Soal 24 (Isian Singkat)

Jika suatu sampel radioaktif memiliki waktu paruh 5 hari, maka setelah 15 hari, massa sampel yang tersisa adalah ____ dari massa awal.

Kunci Jawaban:
1/8 (atau 12.5%)

Soal 25 (Isian Singkat)

Radiasi ____ adalah radiasi yang tidak bermuatan dan tidak memiliki massa, sehingga daya tembusnya sangat tinggi.

Kunci Jawaban:
Gamma

Soal 26 (Uraian)

Jelaskan perbedaan mendasar antara reaksi fisi dan reaksi fusi nuklir, serta berikan satu contoh aplikasi masing-masing.

Kunci Jawaban:
Reaksi fisi adalah proses pemecahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, melepaskan energi besar. Contoh aplikasinya adalah pada reaktor nuklir pembangkit listrik atau bom atom. Reaksi fusi adalah proses penggabungan dua atau lebih inti atom ringan menjadi inti yang lebih berat, juga melepaskan energi yang sangat besar. Contoh aplikasinya adalah pada Matahari dan bintang-bintang, atau bom hidrogen.

Soal 27 (Uraian)

Suatu sampel radioaktif memiliki massa 80 gram dengan waktu paruh 20 menit. Berapa massa sampel yang tersisa setelah 1 jam?

Kunci Jawaban:
Waktu paruh = 20 menit. Total waktu = 1 jam = 60 menit. Jumlah waktu paruh = 60 menit / 20 menit = 3 kali waktu paruh. Massa awal = 80 gram. Setelah 1 waktu paruh (20 menit): 80 g / 2 = 40 g. Setelah 2 waktu paruh (40 menit): 40 g / 2 = 20 g. Setelah 3 waktu paruh (60 menit): 20 g / 2 = 10 g. Jadi, massa sampel yang tersisa setelah 1 jam adalah 10 gram.

Soal 28 (Uraian)

Tuliskan persamaan reaksi peluruhan alfa dari Uranium-238 (²³⁸₉₂U) dan identifikasi inti anak yang terbentuk.

Kunci Jawaban:
Peluruhan alfa melibatkan pelepasan partikel alfa (⁴₂He). ²³⁸₉₂U → ⁴₂He + X. Untuk nomor massa: 238 – 4 = 234. Untuk nomor atom: 92 – 2 = 90. Unsur dengan nomor atom 90 adalah Thorium (Th). Jadi, persamaannya adalah: ²³⁸₉₂U → ⁴₂He + ²³⁴₉₀Th. Inti anak yang terbentuk adalah Thorium-234.

Soal 29 (Uraian)

Sebutkan tiga aplikasi radioisotop dalam bidang kedokteran selain untuk radioterapi.

Kunci Jawaban:
1. Diagnosis: Misalnya, Iodium-131 untuk mendeteksi gangguan tiroid, Teknesium-99m untuk pencitraan organ (misalnya tulang, jantung, otak). 2. Sterilisasi: Sterilisasi alat medis dengan radiasi gamma (misalnya dari Kobalt-60). 3. Pelacak (Tracer): Untuk mempelajari metabolisme dalam tubuh atau aliran darah.

Soal 30 (Uraian)

Jelaskan konsep defek massa dan bagaimana hubungannya dengan energi ikatan inti.

Kunci Jawaban:
Defek massa adalah perbedaan antara massa inti atom yang sebenarnya (terukur) dengan jumlah total massa partikel penyusunnya (proton dan neutron) ketika mereka berada dalam keadaan bebas. Massa inti yang terbentuk selalu sedikit lebih kecil dari total massa nukleon penyusunnya. Perbedaan massa ini, defek massa (Δm), diubah menjadi energi sesuai dengan persamaan Einstein E = mc². Energi inilah yang disebut energi ikatan inti, yaitu energi yang mengikat nukleon-nukleon di dalam inti. Semakin besar defek massa per nukleon, semakin stabil inti tersebut.

Soal 31 (Menjodohkan)

Jodohkan istilah di bawah ini dengan deskripsi yang tepat.

Pasangkan pernyataan berikut:

Isotop — [ … ]
Isobar — [ … ]
Isoton — [ … ]
Radioaktivitas — [ … ]

Kunci Jawaban:

Isotop = Atom dengan jumlah proton sama, neutron berbeda
Isobar = Atom dengan nomor massa sama, nomor atom berbeda
Isoton = Atom dengan jumlah neutron sama, proton berbeda
Radioaktivitas = Kemampuan inti atom memancarkan radiasi secara spontan

Soal 32 (Menjodohkan)

Cocokkan jenis radiasi dengan karakteristiknya.